Impulsionados pelo crescente aumento no consumo de energia e pela pressão às fontes de combustíveis fósseis causada por este aumento, vem crescendo também o interesse por culturas bioenergéticas, buscando substituir, pelo menos em parte, a matriz energética mundial por uma mais sustentável. Dentre as várias opções de oleaginosas disponíveis, tem se apresentado o pinhão-manso (Jatropha curcas L.) como uma planta promissora na produção de biocombustíveis, apesar da baixa disponibilidade de informação sobre esta planta como cultura comercial. Juntamente com esse aumento de interesse nas culturas destinadas a produção de energia, vem aumentando também, o interesse em métodos de análises multicritérios, que seja capaz de apresentar indicativos não só econômicos, mas também de sustentabilidade. Neste contexto, a análise dos fluxos de energia vem sendo muito utilizado para avaliar e comparar diferentes sistemas de produção, quanto ao seu balanço de energia, ou seja, a entrada e saída de energia de um sistema. Realizou-se, portanto, um estudo dos componentes de produção da cultura do pinhão-manso, em seis áreas de produção no estado de São Paulo, onde se determinou a demanda de energia do sistema de produção na condição de sequeiro, e o efeito da inclusão da irrigação via gotejamento e pivô central neste sistema. Na condição de sequeiro, o ponto de equilíbrio entre a incorporação e produção de energia, foi atingido com as produtividades de 1,5 Mg ha-1 ano-1, sem considerar o aproveitamento dos resíduos e 1,3 Mg ha-1 ano-1 se estes forem aproveitados na cogeração. O fator que mais influenciou a incorporação de energia foi a utilização intensiva de insumos como fertilizantes e agroquímicos para controle de pragas e doenças, representando cerca de 65% do total de energia incorporada no sistema de produção de sequeiro. Para a condição de irrigação avaliada, as produtividades mínimas para se iniciar a viabilidade energética foram de 4,27 e 3,60 Mg ha-1 ano-1 respectivamente, para irrigação via pivô central e gotejamento, sem o aproveitamento dos resíduos na cogeração de energia e de 3,88 e 3,27 Mg ha-1 ano-1 quando se considera os resíduos na avaliação. O consumo direto de energia na pressurização do sistema foi o fator de maior influência na incorporação total do sistema de produção irrigado, representando em média 55%. / The increase in the energy consumption and the pressure on the fossil fuel sources have increased the interest in the bioenergy crops, in order to have more sustainable options in the world energy matrix. Among the oilseeds available, Jatropha curcas L. is taken as a promising oil provider to biofuel production. As the interest in bioenergy crops increases, the interest in advanced analysis methods also increases, being able to evaluate the production systems not only economically, but also regarding sustainability. In this context, the analysis of energy flows has been widely used to evaluate and to compare different production systems, determining its input and output energy flows. A study about the inputs required to produce Jatropha in six areas in the state of São Paulo was done. It was determined the energy demand of the production system in dryland condition, and also the effect of drip and center pivot irrigation. In dryland conditions, the feasibility breakeven point between input and output was achieved with yields of 1.5 Mg ha-1 yr-1, without waste recovery and of 1.3 Mg ha-1 yr-1 if wastes are utilized in cogeneration. The factor that most influenced the energy embodiment was the intensive use of inputs such as fertilizers and pesticides, which accounted about 65% of the total embodied energy in the dryland systems. With irrigation, minimum yields to achieve the energy feasibility were 4.27 and 3.60 Mg ha-1 yr-1 respectively, for center pivot and drip, without using wastes in the energy cogeneration and 3.88 and 3.27 Mg ha-1 yr-1 when considering wastes in the evaluation. The direct energy consumption in the pressurization system was the most important factor in the irrigated production system, representing 55% on average.

A biomassa é a uma das principais fontes de energia renovável usada em todo o mundo, responsável por 9,1 % da energia ofertada no mundo (REN21, 2017) e por 8,2% da oferta brasileira de energia (BEN 2017), sendo consumida de diferentes formas, na produção de combustíveis (biodiesel, biogás e etanol) e na geração de calor e eletricidade. A necessidade de reduzir as importações de petróleo e de desenvolver a agricultura interna, bem como de mitigação das emissões de gases de efeito estufa, faz com que vários países desenvolvam alternativas para a produção de biocombustíveis. No caso do Brasil, é relevante o desenvolvimento da cana-de-açúcar e, consequentemente, o etanol como principal fonte alternativa de energia automotiva para veículos leves desde 1975. O Estado de São Paulo produz quase 50% do etanol brasileiro, mas há projetos e novas unidades sendo implantados em todo o país, apesar da crise que o setor atravessou no período de 2015. Com o aumento da quantidade de usinas aumenta o interesse em novas áreas para plantação de cana-de-açúcar, assim como a quantidade de funcionários nas usinas e terceirizados. O aperfeiçoamento das tecnologias em uso, inclusive para os resíduos dos processos, como o bagaço de cana e a vinhaça - esta última ainda usada preferencialmente em fertirrigação, mas já sendo considerada como matéria prima para a produção de biogás e biometano para substituição do diesel consumido nas sucroalcooleiras. Há usinas com interesse em exportar parte do etanol produzido, fazendo com que sistemas de certificação sejam cada vez mais utilizados. Além disso, há iniciativas internacionais, em particular a Global Bioenergy Partnership (GBEP) que, apoiada pela FAO, promove a produção sustentável e o uso de bioenergia. Esta tese tem o propósito de discutir os 24 indicadores de sustentabilidade desenvolvidos pelo GBEP, usando, como estudo de caso, usinas sucroalcooleiras do Estado de São Paulo, na região de Sertãozinho. São analisados os procedimentos e as informações fornecidas pelas usinas para avaliar e quantificar manejos do solo, de água e emissão atmosférica de poluentes, além da gestão e geração de empregos, energia produzida e excedente gerado, análise do ciclo de vida dos produtos, produtividade agrícola e industrial, entre outros temas, ou seja, indicadores ambientais, sociais e econômicos desenvolvidos pelo GBEP. Esta região foi escolhida devido a concentração de grandes usinas sucroalcooleiras e às respectivas lavouras, com os aspectos socioambientais inerentes a estas. Comparações são feitas com estudos semelhantes desenvolvidas na Indonésia e na Colômbia e em outros países, segundo a metodologia desenvolvida pelo GBEP/FAO. As vantagens de ser uma empresa sustentável também são discutidas. Este é um trabalho original, já que, apesar de existirem vários estudos sobre a sustentabilidade do etanol brasileiro, os 24 indicadores do GBEP nunca foram aplicados para o Brasil. Assim, com as perspectivas de aumento na quantidade de usinas sucroalcooleiras e a participação do etanol brasileiro no comércio internacional de biocombustíveis, é cada vez mais importante e necessário que o mercado reconheça a sua sustentabilidade. Com os resultados, espera-se fornecer subsídios para a tomada de decisões no que concerne à produção de bioenergia no Brasil. / Biomass is one of the main sources of renewable energy used worldwide, responsible for 9.1% of the energy offered in the world (REN21, 2017) and 8.2% of the Brazilian energy supply (BEN 2017 ), being consumed in different ways, in the production of fuels (biodiesel, biogas and ethanol) and in the generation of heat and electricity. The need to reduce oil imports and develop domestic agriculture, as well as mitigation of greenhouse gas emissions, has led many countries to develop alternatives for the production of biofuels. In the case of Brazil, the development of sugarcane and, consequently, ethanol as the main alternative source of automotive energy for light vehicles since 1975 is relevant. The State of São Paulo produces almost 50% of Brazilian ethanol, but there are projects and new units being deployed throughout the country, despite the crisis that the sector crossed in the period of 2015. With the increase in the number of plants increases interest in new areas for plantation of sugarcane, as well as the number of employees in the plants and outsourced. The improvement of technologies in use, including process residues, such as sugarcane bagasse and vinasse - the latter still used preferentially in fertigation but already being considered as raw material for the production of biogas and biomethane for diesel substitution consumed in sugarcane. There are plants with an interest in exporting some of the ethanol produced, making certification systems more and more used. In addition, there are international initiatives, in particular the Global Bioenergy Partnership (GBEP), which, supported by FAO, promotes sustainable production and the use of bioenergy. This thesis aims to discuss the 24 sustainability indicators developed by the GBEP, using as a case study sugar-alcohol plants in the State of São Paulo, in the region of Sertãozinho. The procedures and information provided by the plants to evaluate and quantify soil, water and atmospheric emissions of pollutants, as well as the management and generation of jobs, generated and surplus energy generated, product life cycle analysis, agricultural and industrial productivity, among other issues, that is, environmental, social and economic indicators developed by GBEP. This region was chosen due to the concentration of large sugar-alcohol plants and their respective crops, with the socioenvironmental aspects inherent thereto. Comparisons are made with similar studies developed in Indonesia and Colombia and in other countries, according to the methodology developed by GBEP / FAO. The advantages of being a sustainable company are also discussed. This is an original work, since, although there are several studies on the sustainability of Brazilian ethanol, the 24 GBEP indicators were never applied to Brazil. Thus, with the prospects of an increase in the number of sugar-ethanol plants and the participation of Brazilian ethanol in the international trade of biofuels, it is increasingly important and necessary for the market to recognize its sustainability. With the results, it is hoped to provide subsidies for decision-making regarding the production of bioenergy in Brazil.

Pretende-se estudar um caminho alternativo para a obtenção de biocombustíveis sintéticos, para uso veicular, utilizando-se para tal a rota tecnológica conhecida como Biomass-to-Liquids (BTL) que consiste na utilização da síntese Fischer-Tropsch para a construção de cadeias de hidrocarbonetos a partir de unidades monoméricas obtidas de uma mistura gasosa majoritariamente formada por monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H), conhecida como syngas quando proveniente de fontes energéticas fósseis como o carvão mineral ou o gás natural ou também biosyngas quando proveniente de matéria-prima carbonada renovável, como é o caso da biomassa. O presente trabalho visa abordar o começo dessa cadeia produtiva ao introduzir um conceito para biomassa e os meios para obtenção do biosyngas através do processo conhecido como gaseificação; é feita uma menção à obtenção bem sucedida de biosyngas nas dependências do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) de São Paulo. Segue-se com a utilização desse insumo na síntese Fischer-Tropsch largamente utilizada ao longo do século XX em países específicos para abastecimento da frota veicular local onde seu princípio fundamental é introduzido, assim como os principais mecanismos de formação de cadeias de hidrocarbonetos de diferentes pesos moleculares permitindo assim a obtenção de gasolina e óleo diesel. Essa dissertação apresenta conceitos para a palavra combustível, da mesma forma que introduz os combustíveis fósseis, seus importantes derivados e suas propriedades gerais para que seja possível, adiante, utilizá-los como comparativo com os biocombustíveis sintéticos; é apresentada a evolução histórica dessa tecnologia e são também abordadas a primeira e segunda gerações de biocombustíveis, para se trazer dados que indiquem as vantagens do óleo diesel Fischer-Tropsch quando comparado com seu equivalente oriundo da petroquímica convencional e por fim demonstrar sua superior qualidade sócio-ambiental como biocombustível sintético para o futuro da matriz energética mundial. / What is supposed to be on board of this study consists in an alternative way focused on vehicular use synthetic fuels obtaining, using as main process the technological route known as Biomass-to-Liquids (BTL), which one consists on Fischer-Tropsch synthesis use for hydrocarbons chain building starting from monomer units obtained from a gas mixture made up mostly by carbon monoxide (CO) and hydrogen (H), known as syngas from fossil energy sources such as coal or natural gas or also biosyngas from carbonaceous renewable raw materials, such as biomass. This paper aims to address the beginning of the production chain in order to introduce a concept for biomass and the biosyngas obtaining means through the process known as gasification, a reference is made to a successful biosyngas obtaining the dependencies at the Institute for Technological Research (IPT) from Sao Paulo. Then there is the use of that input in the Fischer-Tropsch synthesis widely used throughout the twentieth century, in specific countries, to supply the local vehicle fleet where its basic principle is introduced, as well as the main hydrocarbons chain formation mechanisms thus different molecular weights providing gasoline and diesel oil. This essay presents concepts for the word fuel, the same way that makes it for fossil fuels, their major products and their properties in order to use them as a comparison standard for synthetic biofuels, it was also presented the historical development of this technology and first and second generation of biofuels, in order to bring evidence to suggest the benefits of the Fischer-Tropsch diesel fuel once compared to its conventional equivalent come from the petrochemical and finally to demonstrate it as a socio-environmentally superior quality synthetic biofuel for the future of global energy matrix.

O Brasil se destaca, dentre o conjunto de países, como aquele que engendrou e consolidou o uso de recursos energéticos alternativos aos combustíveis fósseis, como por exemplo, os biocombustíveis. A condição de player mundial de etanol, biocombustível produzido a partir da cana-de-açúcar, foi alcançada pelo país em decorrência dos significativos aportes financeiros concedidos pelo Estado ao setor sucroalcooleiro desde o final do século XIX e, sobretudo, durante a década de 1970, por meio do Programa Nacional do Álcool (PNA) cujo objetivo era diminuir a dependência do país em relação ao petróleo importado. Num período que se caracteriza, dentre outras questões, por uma corrida global por alimentos e novas fontes de energia limpa para suprir a crescente demanda mundial, o Brasil desponta no cenário internacional como o país que possui uma situação sui generis, uma vez que com o seu vasto território, poderia, supostamente, conciliar a produção de alimentos e de matérias-primas para a geração dos biocombustíveis (etanol e biodiesel). Investigou-se, portanto, a ocorrência simultânea dos seguintes fenômenos: a intensificação de compra de terras brasileiras por estrangeiros (para a produção de commodities agrícolas, matérias-primas para biocombustíveis e para servir de reserva de valor) e o questionamento dos agentes políticos e econômicos supraestatais quanto à sustentabilidade dos biocombustíveis, por compreenderem que o cultivo de matérias-primas voltadas para o processo produtivo do etanol e do biodiesel, pode comprometer a oferta de gêneros agrícolas de primeira necessidade, o que provocaria o aumento dos preços e elevaria o número de famintos no mundo. Assim, o objetivo dessa pesquisa, portanto, foi compreender as ações políticas do Estado brasileiro no processo de regulação do território para a produção dos recursos energéticos alternativos. Essas ações estiveram e estão condicionadas as forças externas (as corporações transnacionais, outros Estados territoriais e Instituições supraestatais) e as forças internas (os diferentes interesses dos segmentos sociais que compõe a nação). Ainda, elas têm imprimido no território brasileiro, diferentes dinâmicas sócio-espaciais cujos resultados têm sido a expansão dos canaviais sobre a região do Cerrado e o deslocamento da pecuária para o bioma da Amazônia. Convém destacar que buscamos compreender as ações do Estado brasileiro inseridas em contextos histórico-geográficos aos quais denominamos de ordens geopolíticas. Em cada uma dessas ordens geopolíticas, o Estado brasileiro esteve articulado à economia-mundo. Assim, embora as ações do Estado brasileiro tenham sido controversas e ambíguas no que diz respeito aos recursos energéticos alternativos, não se pode desconsiderar que as mesmas não tenham tido papel de relevo na consolidação de uma matriz energética mais limpa. Tal fato coloca o Brasil como um dos protagonistas nos fóruns internacionais sobre desenvolvimento sustentável. Não obstante, o setor sucroalcooleiro brasileiro tem se tornado mais concentrado, oligopolizado e desnacionalizado. E a concentração de terras pelas Corporações Transnacionais que atuam no segmento dos biocombustíveis tem sido um dos fatores que concorrem para que o Brasil ainda tenha uma segurança alimentar vulnerável. / Brazil stands out among the group of countries, such as one that engendered and consolidated the use of alternative energy sources to fossil fuels, such as biofuels. The condition of world player of ethanol, biofuel made from sugar cane, was achieved by the country as a result of significant financial contributions granted by State to the sugarcane sector since the late nineteenth century and especially during the 1970s through the National Alcohol Program (PNA) whose goal was to reduce the country\'s dependence on imported oil. In a period that is characterized, among other things, by a global race for food and new sources of clean energy to meet the growing global demand, Brazil is emerging on the international scene as the country that has a unique situation, since the its vast territory, could supposedly reconciling the production of food and raw materials for the generation of biofuels (ethanol and biodiesel). We investigated, therefore, the simultaneous occurrence of the following phenomena: the intensification of land purchases by foreigners in Brazil (for the production of agricultural commodities, raw materials for biofuels and to serve as a store of value) and questioning of political and economic agents supra regarding the sustainability of biofuels, by understanding that the cultivation of raw materials aimed at the production process of ethanol and biodiesel, can compromise the supply of farm products of first necessity, which would lead to higher prices and would increase the number of hungry people in the world. The objective of this study was therefore to understand the political actions of the Brazilian state in the regulation of the territory for the production of alternative energy resources. These actions were and are conditioned external forces (transnational corporations, territorial states and other institutions supra) and internal forces (the different interests of social groups that make up the nation). Still, they are printed in the Brazilian territory, different socio-spatial dynamics whose results have been the expansion of sugarcane plantations on the Cerrado region and the displacement of cattle ranching to the Amazon biome. It should be noted that we try to understand the actions of the Brazilian state entered into historical and geographical contexts to which we call geopolitical orders. In each of these geopolitical orders, the Brazilian state was articulated to the world economy. Thus, although the actions of the Brazilian state have been controversial and ambiguous with respect to alternative energy resources, one can not ignore that they have not had major role in the consolidation of a cleaner energy matrix. This fact places Brazil as a major actor in international forums on sustainable development. Nevertheless, the Brazilian sugarcane sector has become more concentrated, oligopolistic and stateless. And the concentration of land by transnational corporations that operate in biofuels has been one of the factors that contribute to that Brazil still has a vulnerable food security.

Cianobactérias são micro-organismos procarióticos fotoautotróficos que apresentam ampla variedade morfológica e metabólica, o que favorece sua colonização nos mais diversos tipos de ambientes. Essa versatilidade favorece a sua utilização em inúmeras aplicações biotecnológicas em áreas como agricultura, energia, nutrição e tratamento de efluentes. Com o aumento da demanda energética e de alimentos, as cianobactérias são consideradas alternativas mais sustentáveis para a biossíntese de produtos de interesse industrial. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar o crescimento de cianobactérias em meios suplementados com vinhaça e seus efeitos na produção de lipídios e na composição de ácidos graxos, visando a produção de biodiesel. Para tanto, onze linhagens de cianobactérias isoladas de amostras de água coletadas em rios da Amazônia foram identificadas morfologicamente e geneticamente como pertencentes à quatro ordens - Nostocales, Chroococciodipsidales, Synecoccocales e Oscillatoriales. Essas linhagens tiveram o seu crescimento avaliado em meios de cultivo suplementados com vinhaça (1, 2,5, 5 e 10% v/v) e em vinhaça diluída em água ultrapura (2,5, 5 e 10% v/v). Todas as linhagens foram capazes de crescer nas concentrações testadas, porém, nas concentrações mais elevadas de vinhaça, observou-se a inibição do crescimento e/ou o aumento da proliferação de contaminantes heterotróficos. Nas diluições de vinhaça em água ultrapura, nenhuma linhagem apresentou crescimento. Duas linhagens foram selecionadas para análises subsequentes devido ao rápido crescimento (Planktothrix mougeotii CMAA1564) e ao perfil de ácidos graxos favoráveis à produção de biodiesel (Amazoninema brasiliense CMAA1602, gênero inédito). Essas linhagens tiveram seu crescimento investigado nos meios BG11, BG11+1% e BG11+2,5% de vinhaça utilizando os métodos gravimétrico (biomassa seca) e espectrofométrico (densidade ótica - DO680nm e DO750nm), para a identificação das fases de crescimento. As maiores taxas de produtividade lipídica e de biomassa foram observadas nas biomassas coletadas na fase log em meio suplementado com vinhaça a 1%, com destaque para P. mougeotii CMAA1564 (3,18 e 35,87 mg L-1 dia-1, respectivamente). A análise do perfil de ácidos graxos das frações lipídicas mostrou a predominância dos ácidos graxos saturados e monoinsaturados nos óleos das biomassas cultivadas em meio com vinhaça, sendo majoritários os ácidos palmítico, palmitoleico, oleico e alfa-linolênico. A partir da composição de ácidos graxos das frações lipídicas foi possível estimar 11 parâmetros de qualidade do biodiesel derivado dessa matéria-prima lipídica. A maioria das propriedades avaliadas estavam de acordo com as especificações de qualidade do biodiesel estabelecidas na legislação nacional e internacional, com exceção para a viscosidade cinemática que apresentou valores inferiores. Esses resultados são promissores visto a oportunidade de exploração da biodiversidade de cianobactérias ainda pouco estudada para fins biotecnológicos. Essa pesquisa demonstra a viabilidade de utilização do conteúdo lipídico desses organismos como matéria-prima lipídica alternativa para a produção de biodiesel / Cyanobacteria are photoautotrophic prokaryotes that show a wide morphological and metabolic variety, which favors the colonization of the most diverse types of environments. This versatility reflects in its numerous biotechnological applications in areas such as agriculture, energy, nutrition and effluent treatment. With the increasing in energy and food demand, cyanobacteria are considered a more sustainable alternative for the biosynthesis of products of industrial interest. In this context, the aim of this study was to evaluate the cyanobacteria growth in media supplemented with vinasse and its effect on lipid production and fatty acid composition, with focus on biodiesel production. So, eleven cyanobacterial strains from water samples from Amazonian rivers were morphologically and genetically identified as belonging to four orders - Nostocales, Chroococciodipsidales, Synecoccocales e Oscillatoriales. These strains had their growth evaluated in culture media supplemented with vinasse (1, 2,5, 5 and 10% v/v) and in vinasse diluted in ultrapure water (2,5, 5 and 10% v/v). All strains were able to grow at the concentrations tested, however, at higher vinasse concentrations, growth inhibition and/or higher heterotrophic contaminants proliferation was observed. In vinasse diluted in ultrapure water, none of them were able to grow. Two cyanobacterial strains were selected for subsequent analysis due to rapid growth (Planktothrix mougeotii CMAA1564) and favorable fatty acid profile for biodiesel production (Amazoninema brasiliense CMAA1602, a new genus). Then, these strains had their gowth investigated in the media BG11, BG11+1% and BG11+2,5% of vinasse using the gravimetric (dry biomass) and spectrophotometric (optical density - OD680nm e OD750nm) methods, for growth phases identification. The highest lipid and biomass productivities were observed in the biomass collected in the log phase in medium supplemented with 1% of vinasse, wtith the highest values observed for the P. mougeotii CMAA1564 (3,18 e 35,87 mg L-1 dia-1, respectively). The fatty acid profile of the lipid fraction showed the predominance of saturated and monounsaturated fatty acids in the oils of biomass grown in vinasse medium, with palmitic, palmitoleic, oleic and alpha-linolenic acids being the majority. From the fatty acid composition of the oils, it was possible to estimate eleven quality parameters of the biodiesel derived from these lipid feedstocks. Most of the properties evaluated werein accordance with the biodiesel quality specification estabilished in the national and international legislation, except for the kinematic viscosity that presented lower values. These results are promising given the opportunity for exploiting the underestimated cyanobacteria diversity for biotechnological purposes. This research shows the feasibility of using the lipid content of these organisms as an alternative lipid feedstock for biodiesel production

Orientador: Marisa Spirandeli Crespi / Co-orientador: Sonia Almeida / Co-orientador: Sandra Imaculada Maintinguer / Banca: Eny Maria Vieira / Banca: Valdir Schalch / Resumo: A desinfecção e disposição final do lodo de esgoto são as etapas de maior custo em uma estação de tratamento de esgoto. Em muitas cidades brasileiras, não há tratamento adequado de esgoto e, em grande parte das cidades que conta com algum sistema, não há tratamento para o lodo gerado no processo. O município de Araraquara/SP destaca-se no cenário nacional por possuir um sistema moderno de desaguamento e secagem térmica de lodo de esgoto. A disposição final do lodo geralmente é o aterro sanitário, após processo de desinfecção. Entretanto, o inadequado gerenciamento do lodo de esgoto pode comprometer os benefícios ambientais e sanitários esperados para estes sistemas. A possível presença de poluentes no lodo, como metais potencialmente tóxicos, patógenos e compostos orgânicos persistentes são fatores que podem provocar impactos ambientais negativos, o que inviabilizaria o uso desse resíduo em certas aplicações. Portanto, são necessários estudos que determinem se há riscos ambientais a curtos e longos prazos no uso desse lodo. Com este trabalho foi possível caracterizar o lodo proveniente da Estação de Tratamento de Esgoto de Araraquara, após processo de desaguamento e secagem térmica, e pode inferir que trata-se de uma matriz heterogênea, apresentando 48,7% de matéria orgânica, um potencial para geração de gás hidrogênio (H2), e um poder calorífico superior de 12,12 MJkg-1. além de possuir concentrações reduzidas de metais Cd, Cu, Cr, Fe, Mn, Ni e Zn, segundo legislação vigente no país para uso agrícola de lodo. Os resultados obtidos com esse trabalho indicam aplicações de práticas corretas de gestão e tratamento desses resíduos, bem como sua reutilização, principalmente como fertilizante. Adicionado a isso, o potencial energético verificado para o lodo e a presença de consórcios de bactérias geradoras de H2, abrem novas possibilidades de sua... / Abstract: Disinfection and final disposal of sewage sludge are the more expensive steps in a sewage treatment station. In many Brazilian cities, there is no proper treatment of the sewage. Besides, in a considerable part of the cities which has treatment system of sewage, the sludge generated in the process is not treated at all. Araraquara, a city in São Paulo's interior, nationally stands out for possessing a modern system of draining and thermal drying sewage sludge. The final disposal of its sludge, after being cleaned, is mostly by landfill. However, the inappropriate of the sewage sludge could compromise the environmental and sanitary benefits expected from the sewage treatment system. The possible presence of pollutants in the sludge, such as potentially toxic metals, pathogens and persistent organic compounds are factors that may cause negative environmental impacts, which could make the application of this waste not viable for certain purposes. Therefore, studies are necessary in order to determine if there are short and long-term environmental risks in the use of this sludge. In this research characterized the sludge produced by the Sewage Treatment Station of Araraquara (STSA), after the processes of draining and thermal drying, and may infer that it is a heterogeneous matrix presenting 48,7% organic matter in its composition that provides potential hydrogen gas (H2) generation and calorific power superior to 12 MJkg-1. STSA sludge also has low concentration of the metals Cd, Cu, Cr, Fe, Mn, Ni and Zn, according to the Brazilian legislation currently in force, which rules the agricultural use of sludge. The results obtained from this study indicate that appropriate practices of management and treatment of those residues are possible, as well as its reuse, especially as a fertilizer. or as an energetic source. Added to this, the energy potential for the sludge and the presence of bacteria consortia... / Mestre

Orientador: João José Caluzi / Banca: Débora Coimbra Martins / Banca: Ana Maria de Andrade Caldeira / Banca: Marcos Daniel Longuini / Banca: Lizete Maria Orquiza Carvalho / Resumo: O trabalho que apresentamos está contido num projeto de pesquisa que resultou de uma parceria entre a Escola Estadual, UNESP e FAPESP. O projeto de pesquisa propôs um tema central, este lema se configura numa análise dos impactos da cultura da cana de açúcar e seus subprodutos na região de Jaú (SP) como articulador de todas as disciplinas. Cada disciplina desenvolveu seus conteúdos específicos e o grupo Ciências dda Natureza decidiu por abordar o biocombustível derivado da cana de açúcar. A Física, nesse contexto, abordou a termodinâmica por estar relacionada ao tema em diversos aspectos como, por exemplo, o fato do álcool combustível ser uma opção menos poluente do que a gasolina e, dessa forma, ajuda a diminuir a emissão de gases que causam o Efeito Estufa. Portanto, neste trabalho, especificamente, os conceitos básicos da Termodinâmica foram abordados sob uma perspectiva interacionista que se utilizou de um início contextualizado e a análise de fenômenos térmicos em laboratório didático, sem que o conceito formal tivesse sido previamente dado. De maneira a propiciarmos a interação entre o aluno e o objeto, ou seja, a ação do sujeito sobre o objeto, ou ambiente, e as repercussões desta ação auxiliando na construção dos conceitos básicos da Terminodinâmica. Destarte, objetivamente construir e não transmitir o conhecimento. Os resultados se mostraram animadores e promissores revelando que os trabalhos práticos realizados sob o auspícios da epistemologia interacionista pode não garantir o aprendizado, mas garante avanços apreciáveis e duradouros no processo de ensino e aprendizagem / Résumé: Ce travail est inseré dans un projet de recherche qui est fruit d'une association entre l'école publique, l'UNESP (Université de l'État de São Paulo) et la FAPESP (Fundation de Soutien à la Recherche de l'État de São Paulo). Ce propose un thème central se présentant comme une analyse des impacts de la canne-à-sucre et ses sousproduits dans la région de la ville de Jaú (SP), comme une forme d'articuler toutes les matières scolaires. Chaque matière a développé ses contenus spécifiques et groupe des Sciencces de la Nature a décidé d'aborder le biocarburant dérivé de la canne. La Phisique, dans ce contexte, a parlé sur la Thermodynamique, pour se rapporter au théme par plusiers aspects comme, par example, l'alcohol peut être une option polluent que l'essence, et ainsi, diminuer l'effet de serre. Dans ce travail, spécifiquement, les concepts à la base de la Thermodynamique ont été abordés d'une façon intéracioniste qui s'est utilisé abord des concepts et une analyse des phénomènes thermiques dans le laboratoire didathique, sans que les concepts étaient d'abord adordés. De cette forme, on a propicié l'intération entre l'élève et l'objet, c'est-à-dire, l'action de cet éléve sur cet objet, ou sur l'ambiance, et les effets de cette action. Ainsi, on a eu l'intention de construire et ne pas seulement trasmettre la connaissance. Les résultas se montrent favorables et heureux en revelant les travaux pratiques réalisés sous les auspices de l'epistémologie intéracioniste ne peuvent pas garantir l'apprentissage, mais ils donnent de bons et durables progrès dans les étapes d'enseignement et de l'apprentissage / Doutor

Entre as principais oleaginosas eleitas para a produção de biodiesel, encontra-se a mamona (Ricinus communis L.), por possuir elevado teor de óleo, conhecido como óleo de rícino, extraído pela prensagem das sementes, contendo 90% de ácido graxo ricinoléico, o qual confere ao óleo suas características singulares, possibilitando ampla gama de utilização industrial. A produção brasileira de mamona concentra-se na caatinga baiana. A agricultura desta região, embora seja feita sem o uso de insumos agrícolas mantém uma produtividade regular. Com isso, tornou-se importante avaliar o efeito ambiental desta cultura sobre os estoques de C (carbono) e N (nitrogênio) no solo e os mecanismos de sua manutenção. Este trabalho foi realizado em solos de uma fazenda na região de Irecê-BA, tendo como objetivos calcular os estoques de C e N no solo; calcular o fluxo de gases do efeito estufa dos resíduos de mamona; calcular os valores C e N da biomassa microbiana no solo (BMS) e analisar o perfil da comunidade de bactérias fixadoras de N2 no solo por PCR-DGGE. Os resultados indicaram a ausência de variações nos estoques de C entre os tratamentos de mamona com 10, 20 e 50 anos de cultivo (48 Mg ha-1) sendo superados pelos valores encontrados na caatinga (90 Mg ha-1); mesma condição para o estoque de N (5,3 Mg ha-1 nos tratamentos de mamona e 8 Mg ha-1 na caatinga). Já os valores de C-microbiano foram superiores na caatinga, mas não apresentaram diferenças entre os cultivos de mamona; para o N-microbiano, os valores não sofreram diferenças entre as camadas, porém foram inferiores no tratamento de mamona com 10 e 50 anos de cultivo. O fluxo de gases de N-N2O e C-CO2 foram maiores para o tratamento com aplicação de resíduos orgânicos de mamona chegando a 160 mg m-2 h-1 de C-CO2 e 600 mg m-2 h-1 de N-N2O. O teste de redução de acetileno (ARA) e a análise de DGGE indicaram que o perfil da comunidade de bactérias diazotróficas do solo nos diferentes tratamentos sofreu alteração e permitiu a estocagem de N no solo durante os 50 anos de cultivo viabilizando, ambientalmente, a produção de mamona nesta região. / Among the main oils elected for biodiesel production is the castor bean (Ricinus communis L.) for its high oil content, known as castor oil extracted by pressing the seeds containing 90% ricinoleic acid, which gives the oil its unique features, allowing a wide range of industrial use. Brazilian production of castor oil is concentrated in the tropical dry forest of Bahia. Farming in this region, although it is made without the use of agricultural inputs remains a regular productivity. With this, it became important to assess the \"environmental effect\" of this culture on the stocks of C (carbon) and N (nitrogen) in soil and the mechanisms for its maintenance. This work was carried out in soils of a farm in Irecê-BA, aimed to calculate the stocks of C and N in soil, calculated the flows of greenhouse gases from oil waste; to figure out the values of carbon (C) and nitrogen (N) of microbial biomass in soil (BMS and to analyze the profile of the community of N2-fixing bacteria in soil through denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). Results indicated the absence of changes in C stocks between treatments of castor oil with 10, 20 and 50 years of cultivation (about 48 Mg ha-1) being outweighed by values found in the tropical dry forest (90 Mg ha-1); same condition verified for the stock of N (5.3 Mg ha-1 treatments of castor and 8 Mg ha-1 in tropical dry forest). As for values of microbial-C, they were higher in the tropical dry forest and did not present differences between the cultures of castor oil; regarding microbial-N values, there have not been differences between the layers, but they were lower for castor oil with 10 and 50 years of cultivation. The gases flow accumulated N-N2O was significantly higher than that of CCO2 and higher for the treatment of soil with organic fertilizer castor reaching 160 mg m- 2 h-1 of C-CO2 and 600 mg m-2 h-1 of N-N2O. ARA analysis and DGGE indicated that the profile of the diazotrophic community of soil in different treatments had change, allowing the storage of N in soil during the 50 years of cultivation enabling, in environmental terms, the production of castor oil in this region.

Orientador: Lorena Benathar Ballod Tavares. / Coorientador: Patrícia Raquel Silva Zanoni. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.

Orientador: Vinicyus Rodolfo Wiggers. / Coorientador: Laércio Ender. / Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências Tecnológicas, Universidade Regional de Blumenau, Blumenau.